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                                高粘度螺桿泵

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                                高粘度螺桿泵腐蝕磨損主要形式以及采油配套工藝技術

                                時間:2020-05-18 14:28 作者:東森泵業

                                  其一、螺桿泵腐蝕磨損主要形式

                                  (1)間隙腐蝕

                                  螺桿泵井抽油桿與油管之間的有縫隙的地方都會發生縫隙腐蝕??p隙腐蝕是由于縫隙內外的宏觀電池造成的。桿管在有氧的產出液中會發生有氧腐蝕,即鐵的陽極溶解反應和陰極氧化還原反應。

                                  縫隙中的氧很快就消耗掉了,由于氧的擴散很難,因此在縫隙中的氧化還原反應停止,而縫隙外的反應仍在進行,縫隙內的陽極溶解出的電子移到縫隙外被氧消耗,這樣就形成了縫隙內外相連表面間的宏觀電池。從而導致縫隙內金屬離子過剩,而縫隙外過剩陰離子如Cl-就不斷向縫隙內移動,造成氯化鐵濃度增加而在縫隙中水解。這樣縫隙內的pH值就會達到很低,2~3。所以縫隙里就有了很高的腐蝕速度??p隙腐蝕產生的蝕坑會造成密封不良,便將導致疲勞壽命下降。

                                  (2)點蝕

                                  桿、管經酸洗或機械除銹后,經常能發現表面有大量的蝕坑。點蝕的主要起源是鋼材表面的缺陷如位錯、晶界、疏松、夾雜物等。在點蝕的起始階段,由于產出液中的H+以及陽極溶解的金屬離子水解的H+使得蝕孔中的pH值降低,加快了金屬的溶解。蝕孔上覆蓋有腐蝕產物使蝕孔內金屬離子濃度增加,為了達到電荷平衡,陰離子如Cl-就會向孔內聚集。與縫隙腐蝕相似的發生水解,降低pH值從而加快了腐蝕。按環境分,桿管腐蝕可分為硫化氫腐蝕、二氧化碳腐蝕、溶解氧腐蝕等。

                                  (3)硫酸鹽還原菌等腐蝕

                                  許多螺桿泵油井發生硫酸鹽還原菌腐蝕是由于水淹和注水的緣故。硫酸鹽還原菌是厭氧微生物,它不是直接地腐蝕金屬,而是在還原水中的硫酸鹽時產生硫化氫,引起硫化氫腐蝕,其產物是黑色的硫化鐵,其中有大量的硫酸鹽還原菌。

                                  其二、螺桿泵采油配套工藝技術現狀概述

                                  螺桿泵采油配套技術是油井正常生產、提高油井運轉時率和檢泵周期、實現舉升的的輔助技術措施。螺桿泵采油不僅適用于在高粘度、高含砂、高油氣比的油藏開采,而且對于水驅油藏后期高含水油井和聚合物驅等三次采油油井也表現出良好的適應性。隨著螺桿泵采油技術應用的擴大,其配套技術的研究也深入開展。

                                  1、桿柱配套技術

                                  在傳統螺桿泵桿柱受力計算中,桿柱載荷主要來自五個方面,一是桿柱自重,二是泵進出口壓差引起的軸向載荷,三是桿柱在液體中的浮力,四是液體在泵內流動,以及泵內襯套間的摩擦載荷,五是液體在油管內流動造成的摩擦損失。分析表明,由于舉升液體在向上運移過程中造成的阻力損失與液體流態和物性有關,油管內液體粘度是與瀝青螺桿泵轉速、液體流態有關的函數,而在傳統的優化設計模型中舉升液體粘度一般為定值。在傳統螺桿泵桿柱扭矩計算中,光桿扭矩主要來自五個方面,一是泵舉升液體所需扭矩,即驅動扭矩,二是克服桿柱與井液摩擦扭矩,三是克服泵內摩擦阻力所需扭矩,主要由初始過盈所產生的扭矩和高溫高壓造成熱脹和溶脹生產的扭矩,四是克服桿與管及扶正器間的摩擦扭矩(半干摩擦)和慣性扭矩。分析表明,桿柱和井液之間的摩擦扭矩是液體粘度的函數,螺桿泵井液體粘度與液體物性、含水有關,而在傳統的優化設計模型中舉升液體按牛頓冪律流體處理,一般為定值。實測光桿載荷、扭矩與理論計算存在誤差,現場應用中桿柱故障仍時有發生。許軍和何艷等在螺桿泵系統優化延長檢泵周期技術研究技術總結報告中采用理論與試驗研究相結合的方法,針對螺桿泵舉升的液體流態,確定液體粘度與螺桿泵轉速、原油物性等關系模型,使實測光桿載荷、扭矩與理論計算的誤差減小。

                                  2、選井選泵技術

                                  螺桿泵的選井選泵技術是根據油井的產能、原油物性、油層等實際井況來合理選擇螺桿泵的泵型、確定泵的工作參數使螺桿泵井達到供排協調,實現舉升的一項工藝技術。

                                  選泵方法研究存在以下不足:①螺桿泵舉升生產優化設計方法中,沒有考慮采出液在抽油桿和油管構成的環空中螺旋流的沿程阻力損失,致使設計與實際出現偏差;②缺少完整的螺桿泵工作特性理論的支持,無法準確給出螺桿泵自身的流出特性;③選井選泵的方法還只是僅僅局限在以滿足油井排液的需要,實現供排協調的單因素優化設計。應該開展以實現油井供采協調為目標,追求螺桿泵采油系統長壽命的螺桿泵采油井生產技術研究。

                                  3、工況分析與故障診斷技術

                                  工況分析與故障診斷技術是利用螺桿泵采油井生產的動靜態數據,分析和判斷螺桿泵采油系統工作狀態的一項實用技術。對于螺桿泵井工況分析與故障診斷技術的研究有以下不足:①對螺桿泵井各類故障的定量判別標準尚未確定,診斷符合率較低;②對螺桿泵工作特性認識不足,工況分析與故障診斷模型尚未完善,所以給工況分析和故障診斷帶來困難;③用于工況分析與故障診斷的測試儀器操作復雜,不利于推廣應用;④測試儀器的配套分析軟件尚未成型。


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